(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールド装置のためのワイヤレス・プロセス通信アダプタであって、
それに結合されるＲＦ（無線周波数）透過性レドームを有する第一端、及び、フィールド装置に取り付けるように構成されたフィールド装置カップリング部を有する第二端を有し、それらの間にチャンバを画定する金属ハウジング、
少なくともワイヤレス・プロセス通信回路を支持する、前記チャンバ内に配置された少なくとも一つの回路板、
前記少なくとも一つの回路板に結合され、前記フィールド装置カップリング部の中を通って延びる複数のワイヤ、及び、
前記チャンバ内の、前記少なくとも一つの回路板、及び、ワイヤレス・プロセス通信回路によって占有されない実質的全容積を満たすシリコーン封止材
を含むアダプタ。
【請求項２】
前記シリコーン封止材が、二液性シリコーン封止材である、請求項１記載のアダプタ。
【請求項３】
前記金属ハウジングの内面に塗布された離型剤をさらに含む、請求項１記載のアダプタ。
【請求項４】
前記離型剤が、レシチン離型剤である、請求項３記載のアダプタ。
【請求項５】
前記少なくとも一つの回路板上の少なくとも一つの電気部品と、前記金属ハウジングと、の間に配置されたフォームのパッドをさらに含む、請求項４記載のアダプタ。
【請求項６】
前記フォームのパッドが、ポリエチレン製である、請求項５記載のアダプタ。
【請求項７】
前記少なくとも一つの電気部品を包囲するフォームのジャケットをさらに含む、請求項６記載のアダプタ。
【請求項８】
前記少なくとも一つの回路板上の少なくとも一つの電気部品と、前記金属ハウジングと、の間に配置されたフォームのパッドをさらに含む、請求項１記載のアダプタ。
【請求項９】
前記フォームのパッドが、ポリエチレン製である、請求項８記載のアダプタ。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの電気部品を包囲するフォームのジャケットをさらに含む、請求項９記載のアダプタ。
【請求項１１】
前記シリコーン封止材が、約５０℃で硬化するものである、請求項９記載のアダプタ。
【請求項１２】
前記シリコーン封止材が、約５０℃で硬化するものである、請求項１記載のアダプタ。
【請求項１３】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタを製造する方法であって、
金属ハウジング、レドーム、及び、フィールド装置カップリング部を提供すること、
ワイヤレス通信回路を有する少なくとも一つの回路板を提供すること、
離型剤を前記金属ハウジングの内面に塗布すること、
前記少なくとも一つの回路板を前記金属ハウジング内に配置すること、
前記フィールド装置カップリング部を前記金属ハウジングに取り付けること、
前記レドームを前記金属ハウジングに結合すること、
二液性シリコーン封止材料を用意すること、
前記金属ハウジングを前記二液性シリコーン材料で満たすこと、及び、
前記二液性シリコーンを硬化させること
を含む方法。
【請求項１４】
前記二液性シリコーンの硬化させることが、約５０℃で実施される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法を用いて製造されたワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景技術）
工業的状況においては、工業、及び、化学プロセスの目録などをモニタリングし、制御するために制御システムが使用される。概して、制御システムは、工業プロセス中の主要な場所に分散し、プロセス制御ループによって制御室中の制御回路に結合されたフィールド装置を使用してそのような機能を実行する。「フィールド装置」とは、工業プロセスの計測、制御、及び、モニタリングにおいて使用される、現在知られている、又は、今後知られることになるすべての装置を含む、分散制御、又は、プロセス・モニタリングの、システムにおいて機能を実行する任意の装置をいう。
【０００２】
一部のフィールド装置は、トランスデューサを含む。トランスデューサとは、物理的入力に基づいて出力信号を生成する装置、又は、入力信号に基づいて物理的出力を生成する装置をいうものと理解される。概して、トランスデューサは、入力を、異なる形態を有する出力に変形する。トランスデューサのタイプとしては、様々な分析センサ、圧力センサ、サーミスタ、熱電対、ひずみゲージ、レベルセンサ、デジタル弁制御装置、流量計、流量計算機、ポジショナ、アクチュエータ、ソレノイド、インジケータ・ランプなどがある。
【０００３】
概して、各フィールド装置は、また、プロセス制御ループを介して、プロセス制御室、又は、他の回路と通信するために使用される通信回路を含む。一部の施設において、プロセス制御ループは、また、フィールド装置を駆動するために調整された電流、及び／又は、電圧を、フィールド装置に印加するためにも使用される。プロセス制御ループは、また、アナログ、又は、デジタル・フォーマットにある、プロセス変量を示すデータ、又は、信号を搬送する。
【０００４】
従来、アナログ・フィールド装置は、２線式プロセス制御電流ループによって制御室に接続され、各装置が、一つの２線式制御ループによって制御室に接続されていた。概して、二つのワイヤの間には、アナログ・モードの場合で１２〜４５ボルトの範囲内、デジタル・モードの場合で９〜５０ボルトの範囲内の電圧差が維持される。一部のアナログ・フィールド装置は、電流ループ中を流れる電流を、感知されたプロセス変量に比例する電流に変調することにより、信号を制御室に送信する。他のアナログ・フィールド装置は、制御室の制御の下、ループ中を流れる電流の大きさを制御することによって、動作を実行することができる。それに加えて、又は、それに代えて、プロセス制御ループは、フィールド装置との通信に使用されるデジタル信号を搬送することもできる。
【０００５】
一部の施設においては、フィールド装置との通信のためにワイヤレス技術が使用され始めた。ワイヤレス動作は、フィールド装置の配線、及び、セットアップを簡素化する。しかし、フィールド装置の大多数は、プロセス制御室にハードワイヤ接続され、ワイヤレス通信技術を使用しない。
【０００６】
工業プロセス・プラントは、多くの場合、何百、又は、何千ものフィールド装置を含む。これらのフィールド装置の多くは、精巧な電子部品を含み、従来のアナログ４〜２０mA計測よりも多くのデータを提供することができる。数多くの理由、とりわけコストのため、多くのプラントは、そのようなフィールド装置によって提供されることができる余分なデータを利用しない。これが、フィールド装置に取り付けることができ、ワイヤレス・ネットワークを介して、制御システム、又は、他のモニタリング、もしくは、診断システム、もしくは、アプルケーションに、データを送り返すことができる、そのようなフィールド装置のためのワイヤレス・アダプタの必要性を生じさせた。
【０００７】
工業プロセス・プラントを運転するために、フィールド装置は、多くの場合、危険場所で認証される規格仕様を有しなければならない。様々なタイプの規格仕様があり、広く採用されるためには、ワイヤレス・フィールド装置アダプタは、そのフィールド装置の危険場所で認証される規格仕様を損なうことなく、そのようなフィールド装置に取り付けることができるべきである。
【０００８】
そのような認証規格仕様の一つが、耐爆発性、又は、爆発保護の規格仕様（防爆規格仕様）として知られている。防爆エンクロージャの目的は、可燃性ガスがエンクロージャに入り、発火した場合に、爆発を封じ込めることである。エンクロージャが爆発を封じ込めることができない場合には、周囲のガスを発火させ、壊滅的な結果を招くおそれがある。
【０００９】
もう一つのタイプの認証規格仕様が、本質安全（ＩＳ）として知られている。本質安全の装置は、電子部品中に存在するエネルギーの量を制限し、電気的障害の場合にアーク放電を防ぐのに十分なだけ各電子部品が離間していることを保証することにより、可燃性ガスの発火を防ぐ。また、電子部品によって生成される熱が抑制される。装置の電子部品を本質安全にすることは、部品点数を増やし、回路板サイズを増す傾向にある。これもまた、装置の形状のファクターを最小限にしなければならない場合、難題を提起する。
【００１０】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタを、防爆施設において使用するためには、ワイヤレス・プロセス通信アダプタそのものが防爆性でなければならず、二つの装置の間の接続部に防爆バリヤが提供されなければならない。本質安全の施設の場合、ワイヤレス通信回路もまた、本質安全でなければならない。そのようなアダプタを任意の装置に取り付ける能力もまた、形状のファクターを増大させる。フィールド装置のような工業装置は、数多くの形態で設けられることができ、多くの場合、狭い空間内に配置される。このことから、小さく、突出しない設計が必要とされる。
【００１１】
相対的に小さく、突出せず、それでいて、防爆認証、及び、本質安全との適合を容易にすることができる、フィールド装置のためのワイヤレス・プロセス通信アダプタを提供することは、ワイヤレス・プロセス通信の技術を進歩させるであろう。
【発明の概要】
【００１２】
フィールド装置のためのワイヤレス・プロセス通信アダプタが提供される。アダプタは、第一端、及び、第二端を有する金属ハウジングを含む。第一端と第二端との間には、チャンバが画定されている。無線周波数透過性レドームが、第一端に結合されている。第二端は、フィールド装置に取り付けるように構成されたフィールド装置カップリング部を有する。少なくとも一つの回路板が、チャンバ内に配置されている。回路板は、少なくともワイヤレス・プロセス通信回路を支持する。複数のワイヤが、少なくとも一つの回路板に結合され、フィールド装置カップリング部の中を通って延びている。シリコーン封止材が、チャンバ内の、少なくとも一つの回路板、及び、ワイヤレス・プロセス通信回路によって占有されていない実質的に全ての容積を満たす。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタに動作可能に結合されたプロセス配線フィールド装置の略図である。
【図２】本発明の実施態様のフィールド装置、及び、ワイヤレス・プロセス通信アダプタの簡略化断面図を示す。
【図３】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタの断面図である。
【図４】様々な面へのシリコーン封止材の接着力試験結果のチャートである。
【図５】シリコーン封止材硬化温度ｖｓ封止材接着力、及び、所要フォーム量のチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
例示的実施態様の詳細な説明
本発明の実施態様は、概して、防爆、又は、本質安全であるプロセス配線フィールド装置に対し、そのようなフィールド装置の認証規格仕様を損なうことなく取り付けることができるワイヤレス・トランスミッタを提供する。ワイヤレス・プロセス通信アダプタは、防爆性、また、好ましくは本質安全を提供するように構成された電子部品を含む。アダプタは、好ましくは、プロセス配線装置への接続点に防爆バリヤを含み、完全に封入されている電子部品を含む。
【００１５】
図１は、本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタ１４に動作可能に結合されたプロセス配線フィールド装置１２の略図である。図１において、フィールド装置１２は、米ミネソタ州ChanhassenのEmerson Process Managementから商品名Model 3051Sとして市販されているようなプロセス流体圧力トランスミッタとして示されているが、いかなる適当なフィールド装置を使用することもできる。概して、フィールド装置は、センサ・モジュール１６のようなセンサ・モジュール、及び、電子部品モジュール１８のような電子部品モジュールを含む。フィールド装置１２は、多くの場合、防爆規格に適合するように設計されている。さらに、フィールド装置１２内の電子部品の設計は、１９９８年１０月にFactory Mutual Researchによって公布されたAPPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II AND III, DIVISION 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATION, CLASS NUMBER 3610と題する規格の一つ以上の部分のように本質安全の要求事項に準拠することもできる。フィールド装置１２は、概して、圧力のようなプロセス流体特性を変換し、そのプロセス流体変量の電気的指示を電子部品モジュール１８に提供する、圧力センサのようなセンサをセンサ・モジュール１６中に含む。そして、電子部品モジュール１８は、概して、入力２０を介して結合するプロセス通信ループを介してプロセス変量情報を送る。
【００１６】
上記のように、ワイヤレス通信能力のようなさらなる通信能力をプロセス配線フィールド装置に提供することが有利になりつつある。プロセス通信アダプタ１４のようなワイヤレス・プロセス通信アダプタを提供することにより、プロセス配線の接続を介して送信されるよりも多くのデジタル情報を搬送することができる。そのような情報は、分析のために、別個のモニタリング、又は、診断システム、又は、アプリケーションに送ることができる。さらには、アダプタ１４のような、さらなる通信リソースの簡単な配備が冗長な通信を可能にする。プロセス通信アダプタ１４にとって重要なことは、防爆、及び／又は、本質安全の要求事項を満たし続けるアセンブリの能力に悪影響を及ぼすことなく、フィールド装置に結合可能であることである。
【００１７】
図２は、本発明の実施態様のフィールド装置１２、及び、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０の簡略化断面図を示す。フィールド装置１２は、入力２０、及び、導管１１を介してプロセス通信ループ２２に結合されている。プロセス通信ループの例は、HART（Highway Addressable Remote Transducer）（登録商標）プロトコル、及び、FOUNDATION（商標）フィールド・バス・プロトコルを含む。しかし、他の配線プロセス通信プロトコルが公知である。プロセス変量トランスミッタの例において、フィールド装置１２は、プロセス変量を計測するために計測回路５２に接続されているプロセス変量センサ５０を含む。トランスミッタ回路５４が、プロセス変量を受け、公知の技術を使用してそのプロセス変量を２線式プロセス制御ループ２２に載せて送るように構成されている。フィールド装置１２は、接続端子ブロック１０２を介して２線式プロセス制御ループ２２に結合している。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０は、接続端子ブロック１０６を介して２線式プロセス制御ループ２２に結合し、例えば、ねじ接続１２３、及び、１０９によってフィールド装置１２のハウジングに取り付けられている。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のシャシが、ワイヤ１０８を介してフィールド装置１２のアース・コネクタ１１０に結合している。フィールド装置１２は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０からの接続線１１２に結合する２線式プロセス接続端子ブロック１０２を含む。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のハウジング１２０は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のワイヤレス通信回路に結合するアンテナ１２６を担持している。無線周波数（ＲＦ）透過性のエンドキャップ１２４をハウジング１２０に封止可能に結合して、それを通過するＲＦ信号の送信を可能にすることができる。図２に示す構造においては、四つのループ接続を一つのアース接続とともに含む五つの電気接続が無線周波数アダプタに提供されている。
【００１８】
図３は、本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタの断面図である。図３に示すように、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０は、好ましくは、無線周波数透過性レドーム、又は、エンドキャップ１２４を収容するための大きな開口１５０を一端に有し、フィールド装置カップリング部１２２を収容するための相対的に小さな開口１５２を他端に有する円柱形の金属エンクロージャ１２０を含む。電子部品１５４は、キャビティ１３０内に、好ましくは、一対のプリント回路板１３２、１３４上に位置する。電子部品は、好ましくは、ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、一つ以上のワイヤレス通信プロトコルにしたがって通信することを可能にするためのワイヤレス通信回路を含む。適当なワイヤレス・プロセス通信プロトコルの例は、例えば、ワイヤレス・ネットワーキング技術（米カリフォルニア州IrvineのLinksysによって構築されたIEEE 802.11bワイヤレス・アクセス・ポイント、及び、ワイヤレス・ネットワーキング装置など）、セル方式、又は、デジタル・ネットワーキング技術（米カリフォルニア州San JoseのAeris Communications社のMicroburst（登録商標）など）、超ワイドバンド・フリー・スペース・オプチックス全世界的モバイル通信システム（ＧＳＭ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、スペクトラム拡散技術、赤外線通信技術、ＳＭＳ（Short Messaging Service/text messaging）、Bluetooth SIG（www.bluetooth.com）から入手可能なBluetooth Core Specification Version 1.1（２００１年２月２２日）のような公知のBluetooth規格、及び、Hart Communication Foundationによって公表されたワイヤレスHART規格を含む。ワイヤレスHART（登録商標）規格の関連部分は、HCF_Spec 13改訂7.0、HART規格65―Wireless Physical Layer Specification、HART規格75―TDMA Data Link Layer Specification（ＴＤＭＡとは時分割多重アクセスを指す）、HART規格85―Network Management Specification、HART規格155―Wireless Command Specification、及び、HART規格290―Wireless Devices Specificationを含む。
【００１９】
各回路板１３２、１３４上の電子部品は、好ましくは、封止コンパウンドの流れを容易にするために、それらの周囲、及び、回路板と回路板との間に、間隔をおいて取り付けられる。エンクロージャが封止された状態で、封止材１３６が通路１５６からチャンバ１３０の中に注入されてエンクロージャが満たされる。適当な封止コンパウンドを使用することができるが、封止材料そのものが、適切な、耐薬品性、高い側と低い側の作動温度における耐熱性、ならびに、他の関連パラメータを含んで、認証機関の要求事項を満たすことが重要である。本発明のいくつかの実施態様は、アダプタの熱作動範囲全体にわたって、アダプタ内で発生する様々な熱応力を受け入れるために、シリコーン使用した特異的な封入、及び、特異的な適用を提供する。レドーム１２４、エンクロージャ１２０、及び、フィールド装置カップリング部１２２は、封止材１３６のための耐候（防水）性のシェルを提供する。
【００２０】
フィールド装置カップリング部１２２は、フィールド装置１２に直接付ける方法を提供する。また、好ましくは、フィード・スルー・アセンブリ１４０が接続点において防爆バリヤとして働く。可燃性ガスがフィールド装置のエンクロージャに入り、発火する場合には、フィード・スルー・アセンブリ１４０がその爆発を封じ込める。リードワイヤ１５８、１６０はフィード・スルー・アセンブリ１４０の中を通っている。カップリング部の内部は、爆圧に耐えることができる封止材で満たされている。カップリング部の内部は、封止材をカップリング中に保持するのに役立つ肩部１６６を含む。フィールド装置カップリング部１２２は、また、所望により、調節可能性を提供するためのユニオン、及び／又は、エルボを含むことができる。一つの実施態様において、防爆バリヤは、ワイヤ１５８、１６０をフィード・スルー・アセンブリ１４０中の接合ジョイント部１６４の中に通すことによって提供される。この接合ジョイント部１６４は、爆圧に耐えることができる封止材でフィード・スルー・アセンブリ１４０を満たすことによって形成される。
【００２１】
したがって、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０は、好ましくは、フィード・スルー・アセンブリの適用、及び、封入を用いて、防爆、及び、環境条件からの保護を提供し、本質安全の保護のために電子部品間に求められる間隔を減らす。本質安全の間隔の要求事項は、部品間の空間が封止材で満たされる場合には緩和される。これが、装置全体をより効果的に小型化することを可能にする。封入は、可燃性ガスをすべて排除することによって防爆を達成する。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０の電子部品は、封止材によって完全に包囲され、したがって、環境条件から保護される。
【００２２】
本発明のいくつかの実施態様は、金属ハウジング１２０を、プラスチック、又は、エポキシのような封止材料で満たす困難さを認識することから発生している。最終製品のサイズを増加させることなく、アダプタの作動温度にわたる封止材の余分な膨張／収縮を許すのに十分な自由空間となるように設計することは、不可能ではないにせよ、極めて困難であった。しかし、最終製品のサイズを増すことは、市場受け入れの観点から、非常に望ましくないと考えられる。その代わりに、本発明のいくつかの実施態様においては、電子部品を封入するためにシリコーン封止材が使用され、シリコーン封止材は、周囲温度が封止材の硬化温度よりも低い場合、アルミニウム・ハウジング１２０には接着するが、回路板１３２、１３４には接着しないということが見出された。回路板へのシリコーン下塗り剤の塗布は、ときおり、封止材によって部品を回路板から剥離させ、それにより、製造収率を潜在的に低下させる。そのうえ、封止材は、周囲温度が封止材の硬化温度よりも高いとき、電解コンデンサのような大きな電子部品を圧潰させて破壊するのに十分な圧力を加えるおそれがあることが見出された。
【００２３】
本発明の実施態様は、アダプタ内の封止材と残りの部品との間の相対的に大きな熱膨張差を補償するために、概して、離型剤、フォーム、及び、特異的に硬化させたシリコーン封止材の組み合わせを使用して、完全に封入されたワイヤレス・プロセス通信アダプタを提供する。
【００２４】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタのための特異的な封止溶液を提供するために相互に関連する四つの要素がある。これらの要素は、シリコーン封止材のタイプ、離型剤のタイプ、フォーム・クッションの提供、及び、硬化プロセスを含む。
【００２５】
シリコーン封止材料は、封止の設計のための特異的な候補物質であることが見出された。特に、回路板１３２、１３４上に提供される高密度表面実装アセンブリのために二液性シリコーン材料が選択された。理由は、これらの材料は順応性が高く、エラストマー材料は、概して、高い応力をアセンブリに加えないからである。さらに、シリコーン封止材料は、良好な電気的性質、及び、広い有効温度範囲を提供する。シリコーン封止材料の選択は、以下のような離型剤、フォーム、及び、硬化プロセスの選択を進めるのに役立った。
【００２６】
上述した本質安全の認証規格、及び、長期的な信頼性の要求事項を満たすために、シリコーン封止材料は、製品中の回路板１３２、１３４に接着する必要があるが、ハウジング１２０に接着する必要はない。数多くの要因が、そのような設計の基準を困難にする。具体的には、シリコーンは、回路板１３２、１３４よりもアルミニウム・ハウジング１２０によく接着する。そのうえ、シリコーン封止材料の大きな熱膨張率が、相対的に低い周囲温度で、それを回路板１３２、１３４から剥離させて、それにより、封止材料と回路板との間に隙間を形成させる。なおさらに、シリコーン下塗り剤が、回路板への接着力を大きく増大させるため、電気部品を回路板１３２、１３４に保持するはんだ接合部における破損をときおり生じさせる。反復する熱サイクル中に、シリコーン封止材が回路板に接着する状況が生じるために、離型剤をハウジング１２０の内側に吹き付けた。離型剤は、概して、アルミニウム・ハウジング１２０へのシリコーン封止材料の接着力を、回路板１３２、１３４へのシリコーン封止材料の接着力よりも低下させて、それにより、低い温度でさえ回路板１３２、１３４へのシリコーン封止材料の接着を生じさせる。そのような低い温度においては、シリコーン封止材料とアルミニウム・ハウジング１２０との間に隙間が形成される。概して、シリコーン封止材料は、多くのものに良好には接着しないので、接着力をさらに下げる離型剤を見出すことを困難である。一例として、DuPontから市販されているTeflon（登録商標）は、シリコーンのための一般的な離型剤であり、シリコーンがアルミニウムに接着することを防ぐのに良好に働く。残念ながら、シリコーン封止材は、回路板１３２、１３４よりもTeflon（登録商標）によく接着した。同様に、シリコーン油が、もう一つの一般的な離型剤であるが、シリコーン封止材との類似性のため、シリコーン離型剤は、実際には、アルミニウム・ハウジング１２０への接着力を増大させた。その代わりに、レシチン系の離型剤を使用して、アルミニウム・ハウジング１２０へのシリコーンの接着力を、回路板１３２、１３４へのシリコーンへの接着力よりも低下させた。このレシチン離型剤の層は図３に参照番号１８０として示されている。
【００２７】
図４は、様々な面へのシリコーン封止材の接着力試験の結果を示すチャートである。この試験は、本発明の実施態様に関して材料、及び、プロセスの相乗的選択に至るのに有用であった。回路板へのシリコーン封止材の接着力は、封止材の硬化温度とともに変化した。より高い封止材の硬化温度が、回路板への封止材のより低い接着力を生じさせ、より低い封止材の硬化温度が、回路板へのシリコーン封止材のより高い接着力を生じさせることが見出された。アルミニウム・ハウジングへのシリコーン封止材の接着力は、封止材の硬化温度によって影響されないことが示された。
【００２８】
回路板への接着力を最大限にするためには、シリコーン封止材の低い硬化温度が望ましいため、プロセス・アダプタの作動温度にわたる封止材の高い熱膨張は、封止材の硬化温度とアダプタの作動温度の上限との間でハウジング１２０内に高い内圧を生じさせることができるであろう。いくつかの実施態様においては、２２℃の封止材の硬化温度が、はじめに使用された。参考として、ワイヤレス・プロセス通信アダプタの上限の作動温度は約８５℃である。２２℃で硬化させたシリコーン封止材料と上限の作動温度で硬化させたシリコーン封止材料との間の熱膨張の差が、ハウジング１２０内に、約９０００psiの圧力の上昇を生じさせた。この圧力は、ワイヤレス・プロセス・アダプタ内の、電解コンデンサのような電子部品を圧潰するのに十分な大きさであった。また、封止材の硬化温度を上げるだけで、圧力を下げることができることが見出されたが、これは、回路板へのシリコーン封止材料の接着力に対してマイナスの影響を及ぼした。
【００２９】
図４に示すように、シリコーン下塗り剤を使用すると、シリコーン封止材と回路板との間で約４０psiの接着結果が認められた。下塗り剤なしでは、回路板とシリコーン封止材との間の接着力は約７．５psiであった。離型剤を吹き付けた場合、シリコーン封止材料とアルミニウム・ハウジングとの間の接着力は約１７．５psiであることが見出された。離型剤の使用なしでは、アルミニウム・ハウジングとシリコーン封止材料との間の接着力は約８psiであった。そのうえ、ＰＴＦＥ離型剤を吹き付けた場合、シリコーン成形材料とアルミニウム・ハウジングの間の接着力は約７．５psiであった。最後に、レシチン離型剤を吹き付けた場合、アルミニウム・ハウジングとシリコーン離型剤との間の接着力は約２．５psiであった。確かに、シリコーン下塗り剤を回路板に吹き付け、又は、他のやり方で提供することは、シリコーン封止材料と回路板との間の接着力がアルミニウムとシリコーン封止材料との間の接着力よりもずっと高くなることを保証する。しかし、図４に示すように、シリコーン下塗り剤は回路板への接着力を高めすぎて、それが、電気部品を回路板に保持するはんだ接合部の破損をときおり生じさせた。しかし、レシチン離型剤がアルミニウム・ハウジングに対して使用される場合、シリコーン封止材との接着力は、下塗り剤なしの回路板との接着力よりも低くなる。
【００３０】
回路板への接着力を改善するためのシリコーンの低温硬化の必要性と電解コンデンサのような大きめの電子部品の圧潰を防ぐこととのバランスをとるために、ポリエチレン・フォーム（foam）の層を加えて、封止材の硬化温度よりも高い周囲温度において、そのような部品を保護した。図３は、回路板１３２上に支持された電解コンデンサ１５４を示す。電解コンデンサ１５４とシリコーン封止材料１３６との間には、ポリエチレン・フォーム・クッション１８４が配置されている。本発明の実施態様にしたがって他の材料を使用することもできるが、その圧縮性、及び、二液性シリコーン封止材料との適合性に基づいてポリエチレンを選択した。より圧縮しにくいフォームは、圧力を吸収するためにより厚くなければならないであろうし、シリコーン封止材料との間に適合性がないフォームは、シリコーンの硬化の阻害を生じさせるであろう（硬化の阻害は、固化せずに液体にとどまるシリコーンを生じさせる）。さらには、部品の側壁を、参照番号１８６として示すフォーム・クッションによって保護することもできる。場合によって提供される側壁のフォームは、電子部品の外周に適合するサイズであるスリーブ、又は、他の適当な形態にあることができる。
【００３１】
図５は、本発明の実施態様を生じさせた様々な実験に関するシリコーン封止材の硬化温度ｖｓ封止材の接着力、及び、所要のフォームの量のチャートである。図５に示すように、封止材の接着強度は、約２２．５℃で硬化させたシリコーン封止材料の場合の約８．４psiから、約８５℃で硬化させたシリコーン封止材料の場合の約１．２psiまで異なる。これは、図５にライン１９０で示されている。さらには、領域１９２が、回路板への封止材の接着力が許容可能な結果にとって十分な高さではなかった結果を示す。さらには、ワイヤレス・プロセス・アダプタ内で電子部品を熱圧縮力から保護するために必要な最小のフォームの厚さは、約２２℃の硬化温度の場合の約５／１６インチから、６０℃で硬化させたシリコーン封止材料の場合に必要な１／１６インチまで異なる。この実験の結果として、５０℃のシリコーン硬化温度を選択し、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ内の大きめの電子部品を保護するために１／８インチのポリエチレン・フォームのパッド厚さを選択した。しかし、図５に示すように、本発明の実施態様にしたがって、フォームのパッド厚さとシリコーン封止材料硬化温度との他の組み合わせを実現することもできる。より具体的には、図５は、約４５℃の封止材温度、及び、７／３２インチのフォーム厚さによる許容可能な結果を、約５５℃のシリコーン封止材料、及び、１／１６インチのポリエチレン・フォームのパッド厚さによって提供される許容可能な結果に対して示す。
【００３２】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の真意、及び、範囲を逸することなく、形態、及び、詳細における変更を加えることができることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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